کلر زنی چیست؟

میکروارگانیسم ها را می توان در آب خام رودخانه ها، دریاچه ها و آب های زیرزمینی یافت. در حالی که همه میکروارگانیسم ها برای سلامت انسان مضر نیستند، برخی از آنها ممکن است باعث بیماری در انسان شوند. به اینها پاتوژن می گویند. پاتوژن های موجود در آب می توانند از طریق سیستم توزیع آب آشامیدنی منتقل شوند و باعث ایجاد بیماری های منتقله از طریق آب در مصرف کنندگان آن شوند.

به منظور مبارزه با بیماری های منتقله از آب، از روش های مختلف ضد عفونی برای غیرفعال کردن عوامل بیماری زا استفاده می شود. در کنار سایر فرآیندهای تصفیه آب مانند انعقاد، ته نشینی، و فیلتراسیون، کلرزنی آب ایجاد می کند که برای مصرف عمومی بی خطر است. کلرزنی یکی از روش هایی است که می توان برای ضد عفونی کردن آب از آن استفاده کرد. این روش برای اولین بار بیش از یک قرن پیش مورد استفاده قرار گرفت و هنوز هم استفاده می شود. این یک روش ضد عفونی شیمیایی است که از انواع مختلف کلر یا مواد حاوی کلر برای اکسیداسیون و ضدعفونی منبع آب آشامیدنی استفاده می کند.

تاریخچه کلرزنی

کلر برای اولین بار در سال 1744 در سوئد کشف شد. در سال 1835، کلر برای از بین بردن بوها از آب استفاده شد، اما تا سال 1890 بود که کلر به عنوان یک ابزار موثر برای ضد عفونی کردن شناخته شد. کلرزنی در بریتانیای کبیر آغاز شد و سپس در سال 1908 به ایالات متحده و در سال 1917 به کانادا گسترش یافت. امروزه کلرزنی محبوب ترین روش ضد عفونی است و برای تصفیه آب در سراسر جهان استفاده می شود.

چرا آب خود را کلر می کنیم؟

حجم زیادی از تحقیقات و مطالعات بسیاری برای اطمینان از موفقیت در تصفیه خانه های جدید با استفاده از کلر به عنوان یک ضد عفونی کننده انجام شده است. مزیت اصلی کلرزنی این است که در برابر باکتری ها و ویروس ها موثر بوده است. با این حال، نمی تواند همه میکروب ها را غیرفعال کند. برخی از کیست های تک یاخته ای در برابر اثرات کلر مقاوم هستند. در مواردی که کیست‌های تک یاخته‌ای یک نگرانی عمده نیستند، کلرزنی یک روش ضدعفونی خوب برای استفاده است زیرا ارزان و در عین حال در ضدعفونی بسیاری از آلاینده‌های احتمالاً موجود مؤثر است. اجرای فرآیند کلرزنی در مقایسه با سایر روش های تصفیه آب نیز نسبتاً آسان است. این یک روش موثر در شرایط اضطراری آب است زیرا می تواند بار اضافی از عوامل بیماری زا را نسبتاً سریع از بین ببرد.

چگونه کلر میکروارگانیسم ها را غیرفعال می کند؟

کلر یک میکروارگانیسم را با آسیب رساندن به غشای سلولی آن غیرفعال می کند. هنگامی که غشای سلولی ضعیف می شود، کلر می تواند وارد سلول شود و تنفس سلولی و فعالیت DNA را مختل کند (دو فرآیندی که برای بقای سلول ضروری هستند).

🖼️ چگونه کلر میکروارگانیسم ها را غیرفعال می کند؟

چه زمانی/چگونه آب های خود را کلر می کنیم؟

کلرزنی را می توان در هر زمان/نقطه ای در طول فرآیند تصفیه آب انجام داد. هر نقطه از کاربرد کلر متعاقباً نگرانی متفاوتی از آلودگی آب را کنترل می کند، بنابراین طیف کاملی از تصفیه را از زمانی که آب وارد تأسیسات تصفیه می شود تا زمانی که خارج می شود ارائه می دهد.

پیش کلرزنی زمانی است که کلر تقریباً بلافاصله پس از ورود به مرکز تصفیه به آب اعمال می شود. کلر به آب خام اضافه می شود تا جلبک ها و سایر اشکال آبزیان را از آب حذف کند. پیش کلرزنی در میکسر فلاش باعث حذف طعم و بو و کنترل رشد بیولوژیکی در سراسر سیستم تصفیه آب می شود. افزودن کلر همچنین هرگونه آهن، منگنز و/یا سولفید هیدروژن موجود را اکسید می کند.

ضد عفونی را می توان درست قبل از فیلتراسیون و بعد از ته نشینی نیز انجام داد. این باعث کنترل رشد بیولوژیکی، حذف آهن و منگنز، حذف طعم و بو، کنترل رشد جلبک و حذف رنگ از آب می شود.

کلرزنی همچنین ممکن است به عنوان آخرین مرحله در فرآیند تصفیه انجام شود. هدف اصلی این افزودن کلر، ضد عفونی کردن آب و حفظ باقیمانده کلر است که در طول سیستم توزیع آب در آب باقی می ماند. کلرزنی آب فیلتر شده مقرون به صرفه تر است زیرا مقدار CT کمتری مورد نیاز است. زمانی که آب از طریق ته نشینی و فیلتراسیون می گذرد، بسیاری از ارگانیسم های ناخواسته حذف شده اند و در نتیجه کلر کمتر و زمان تماس کوتاه تری برای رسیدن به همان اثربخشی مورد نیاز است.

کلر باقیمانده، نقطه شکست

هر نوع کلری که در طول فرآیند تصفیه به آب اضافه شود منجر به تشکیل اسید هیپوکلروس (HOCl) و یون های هیپوکلریت (OCl⁻) می شود که ترکیبات اصلی ضدعفونی کننده در آب کلردار هستند.

از بین این دو، اسید هیپوکلروس موثرترین است. مقدار هر ترکیب موجود در آب به سطح pH آب قبل از افزودن کلر بستگی دارد. در سطوح pH پایین تر، هیپوکلروس اسید غالب خواهد بود. ترکیبی از هیپوکلروس اسید و یون های هیپوکلریت چیزی را تشکیل می دهد که «کلر آزاد» نامیده می شود. کلر آزاد پتانسیل اکسیداسیون بالایی دارد و ضدعفونی کننده مؤثرتری نسبت به سایر اشکال کلر مانند کلرامین ها است.

کلر ترکیبی ترکیبی از ترکیبات آلی نیتروژن و کلرامین است که در نتیجه واکنش بین کلر و آمونیاک تولید می شود. به دلیل پتانسیل اکسیداسیون کمتر، کلرامین ها به اندازه کلر آزاد در ضدعفونی آب موثر نیستند. آمونیاک ممکن است در پایان تصفیه برای ایجاد کلرامین به عنوان یک ضد عفونی کننده ثانویه اضافه شود که بیشتر از کلر در سیستم باقی می ماند.

مقدار کلر مورد نیاز برای ضد عفونی کردن آب بستگی به ناخالصی های موجود در آبی دارد که باید تصفیه شود. مقدار کلری که برای ارضای تمام ناخالصی ها لازم است، «تقاضای کلر» نامیده می شود. هنگامی که نیاز کلر برآورده شد، کلرزنی نقطه شکست اتفاق می افتد. پس از نقطه شکست، هر کلر اضافی اضافه شده منجر به باقیمانده کلر آزاد متناسب با مقدار کلر اضافه می شود.

اگر در زمان افزودن کلر آمونیوم در آب وجود داشته باشد، تا زمانی که تمام آمونیوم با کلر واکنش ندهد، کلرزنی اتفاق نمی افتد. بین 10 تا 15 برابر کلر بیشتر از آمونیاک قبل از دستیابی به کلر آزاد و کلر زنی نقطه شکست مورد نیاز است.

نوع کلرامین هایی که تشکیل می شوند به pH آب قبل از افزودن کلر بستگی دارد. بین pH 4.5 و 8.5، هر دو مونوکلرامین و دی کلرامین در آب ایجاد می شوند. در pH 4.5، دی کلرامین شکل غالب است. در pH بالای 8.5، مونوکلرامین شکل غالب است. اسید هیپوکلروس با آمونیاک با سریعترین سرعت خود در سطح pH حدود 8.3 واکنش می دهد.

هیپوکلریت کلسیم

هیپوکلریت کلسیم (CaOCl) از نمک های کلسیم اسید هیپوکلروس تشکیل شده است. از حل کردن گاز کلر (Cl₂) در محلولی از اکسید کلسیم (CaO) و هیدروکسید سدیم (NaOH) تولید می شود. هیپوکلریت کلسیم یک جامد سفید رنگ و خورنده است که به صورت قرص یا پودر دانه ای تولید می شود.

هیپوکلریت کلسیم بسیار پایدار است و زمانی که به درستی بسته بندی شود، می توان مقادیر زیادی را خریداری کرد و تا زمان مورد نیاز ذخیره کرد. با این حال، این ماده شیمیایی بسیار خورنده است و باید در یک منطقه خشک و دور از مواد آلی نگهداری شود. نمی توان آن را در نزدیکی چوب، پارچه یا بنزین ذخیره کرد زیرا ترکیب هیپوکلریت کلسیم و مواد آلی می تواند گرمای کافی برای انفجار ایجاد کند.

🖼️ هیپوکلریت کلسیم

هنگام تصفیه آب، مقدار کمتری هیپوکلریت کلسیم نسبت به استفاده از گاز کلر مورد نیاز است. در مقایسه با 1-16 میلی گرم در لیتر مورد نیاز با گاز کلر، تنها 0.5-5 میلی گرم در لیتر هیپوکلریت کلسیم مورد نیاز است. هنگامی که هیپوکلریت کلسیم به آب اضافه می شود، هیپوکلریت و یون های کلسیم تولید می شوند.

هیپوکلریت کلسیم به جای کاهش pH مانند گاز کلر، pH آب را افزایش می دهد. با این حال، غلظت هیپوکلروس اسید و هیپوکلریت هنوز به pH آب بستگی دارد. بنابراین با کاهش PH آب، هیپوکلروس اسید همچنان در آب وجود خواهد داشت. در نتیجه، هیپوکلریت کلسیم و گاز کلر هر دو یک نوع باقیمانده را تولید می کنند.

هیپوکلریت سدیم

هیپوکلریت سدیم (NaOCl) از نمک های سدیم اسید هیپوکلروس تشکیل شده است و یک ترکیب حاوی کلر است که می تواند به عنوان ضد عفونی کننده استفاده شود. زمانی که گاز کلر در محلول هیدروکسید سدیم حل می شود تولید می شود. به صورت مایع، شفاف با رنگ زرد روشن و دارای بوی قوی کلر است. هیپوکلریت سدیم بسیار خورنده است و باید در جای خنک، تاریک و خشک نگهداری شود. هیپوکلریت سدیم به طور طبیعی تجزیه می شود، بنابراین نمی توان آن را برای بیش از یک ماه ذخیره کرد. از بین انواع مختلف کلر موجود، این ساده‌ترین نوع کلر است.

مقدار هیپوکلریت سدیم مورد نیاز برای تصفیه آب بسیار کمتر از دو شکل دیگر کلر است و 0.2-2 میلی گرم NaOCl/L آب توصیه می شود. مانند هیپوکلریت کلسیم، هیپوکلریت سدیم نیز یون هیپوکلریت تولید می کند، اما به جای یون کلسیم، یون سدیم تولید می شود. NaOCl همچنین pH آب را از طریق تشکیل یون های هیپوکلریت افزایش می دهد. برای به دست آوردن اسید هیپوکلروس که یک ضدعفونی کننده موثرتر است، باید pH آب را کاهش داد.

محصولات جانبی کلرزنی

تعدادی از محصولات جانبی مختلف را می توان از واکنش های فرآیند گندزدایی تولید کرد. محصولات جانبی ایجاد شده از واکنش بین ترکیبات معدنی و کلر بی ضرر هستند و به راحتی با فیلتراسیون از آب خارج می شوند. سایر محصولات جانبی مانند کلرامین ها برای فرآیند گندزدایی مفید هستند. با این حال، ترکیبات نامطلوبی وجود دارند که ممکن است از واکنش کلر با مواد آلی تولید شوند. ترکیبات مورد توجه در حال حاضر تری هالومتان ها (THMs) و هالواستیک اسیدها (HAAs) هستند.

تری هالومتان ها با انواع مختلفی از سرطان مرتبط هستند و سرطان زا محسوب می شوند. بیشترین نگرانی تری هالومتان کلروفرم است. حدود 900 ppm کلروفرم می تواند باعث سرگیجه، خستگی و سردرد شود. قرار گرفتن در معرض مزمن ممکن است باعث آسیب به کبد و کلیه شود. سایر محصولات جانبی مضر عبارتند از: تری کلرواستیک اسید، دی کلرواستیک اسید، مقداری هالواستونیتریل و کلروفنول ها.

نتیجه

کلرزنی یک روش بسیار محبوب برای گندزدایی آب است که سال هاست مورد استفاده قرار می گیرد. نشان داده است که برای از بین بردن باکتری ها و ویروس ها موثر است، اما برای برخی از کیست های تک یاخته ای موثر نیست. با نگرانی در مورد تری هالومتان ها، یک محصول جانبی ضد عفونی کننده سرطان زا، بسیاری از جوامع در ادامه این روند مردد شده اند.

اگرچه کلرزنی معایبی دارد، اما همچنان محبوب ترین، قابل اعتمادترین و مقرون به صرفه ترین روش ضد عفونی آب است.

همانند کلیه تجهیزات به کار رفته در صنعت تصفیه فاضلاب و آب، هزینه احداث پکیج تزریق کلر با توجه به ویژگی های موجود در آن و شرایط استفاده با هم متفاوت است. ظرفیت مخزن، متریال و جنس به کار رفته در ساخت پکیج، روش تزریق کلر و توان تزریق کلر، نوع پمپ مورد استفاده از جمله مواردی هستند که در تعیین قیمت پکیج تزریق کلر اثرگذار می باشند. جهت استعلام قیمت با مهندسین شرکت آرکاگستر رسام در ارتباط باشید.

📞 برای مشاوره رایگان و استعلام قیمت تماس بگیرید

کارشناسان آرکا گستر رسام آماده پاسخگویی به سوالات شما هستند

📞 ۰۲۱-۸۸۵۶۹۸۷۷